Поляриметр Советский патент 1986 года по МПК G01B11/16 

f

Изобретение относится к исследованию механических напряжений в прозрачных материалах поляризационнооптическим методом.

Цель изобретения - повышение производительности за счет исключения необходимости переустановок четвертьволновой пластинки при измерениях. На . 1 показана принципиальная схема поляриметра; на фиг, 2 схема определения aзимyfa главных направлений и разности хода..

Поляриметр содержит источник 1 (фиг. 1) светового излучения, излучающий по крайней мере ЭВС дли:ны волны /Ч, и /1 , и расположенные по ходу светового пучка циркулярный ахроматический поляризатор 2, ахроматическую четвертьволновую пластинку 3, приспособление 4 для вращеняя плоскости поляризации, светоделитель 5, блок 6 измерения азимута главных направлений, установленный по ходу отраженного от светоделителя 5 п;учка, блок 7 измерения разности хода, вторую ахроматическую четвертьволновую пластинку 8, установленную приспособлением 4 для вращения плоскости поляризации и первой пластинкой 3, второй светоделитель 9, установленный перед блоком 7 измерения {зазности хода, и второй блок 10 измерения разности хода, установленный по ходу отраженного от второго светоделителя 9 светового пучка,

Главные оси четвертьволнов1,1х пластинок 3 и 8 развернуты в пространстве относительно друг друга. Блок 6 измерения азимута главных направлений и блоки 7 и 10 измерения разности хода могут быть вьшолнены одинаково и каждый содержит светоделитель 11, два светофильтра 12 рдя различных областей спектра два фотоприемных устройства 13 и блок 14 регистрации. Исследуемый образец 15 располагается между поляризатором 2 и четвертьволновой пластинкой З.Приспособл ние 4 для вращения плоскости поляризации приводится во вращение

двигателем 16,

.1 ..Поляриметр работает следуга им образом.

Световой пучок от источника 1 света, излучающего по крайней мере две длины волны , и Д , становится циркулярно поляризованным после прохождения через ахроматический циркулярный поляризатор 2 и поступает

21062

на вход исследуемого образца 15, Не выходе из образца свет становится зл-, липтически поляризованным. Поляризационные характеристики света на выходе из образца несут информацию о параметрах двупреломления в исследуемой точке. Светоделитель 5 разделяет световой пучок на две части, первая из которых (А) проходит только через приспособление 4, минуя четвертьволновые пластинки 3 и 8,

Приспособление 4 может представлять из себя вращаюпхийся с постоянной угловой скоростью анализатор или совокупность вращающейся с постоянней угловой скоростью полуволновой ахроматической пластинки и неподвижного анализатора. Вращение осуществляется с помощью двигателя 16,Часть светового пучка (А) от светоделителя 5 поступает на блок 6 измерения азимута главных направлений. Светоделитель I1, входящий в состав блока измерения азимута главных направлений, разделяет световой пучок А на две части, каждая из которых проходит через один из светофильтров 12, выделяющих рабочие длины волн А и 1, После светофильтров световые пучки поступают на фотоприемные устройства 13, зыходь1 которых связаны с входом блока 14 регистрации, содержащего фазометры.

Блок 14 регистрации производит измерение фаз переменных составляю;щих интенсирностей света для длин золи Л, и Л. Часть светового пучка В поступает на блок измерения раз нести хода. Светоделитель 9 разделяет ее на две составляющие, одна из которых (в,) проходит последовательно через четвертьволновую пластинку 3 и приспособление 4, а вторая (В) через четвертьволновую пластинку 8 и приспособление 4, Каждая из этих составляющих светового пучка разделяется светоделителями 11, входящими в блоки измерения разности хода, на две части,, проходящие чере один из светофильтров 12, выделяющих рабочие длины волн Д и А, После светофильтров световые пучки поступают на фотоприемные устройства 13 выходы которых связаны с входами блоков 14 регистрации, содержащих фазометры. Блоки регистрации производят из-i мерения фаз переменных составляющих интенсивности света для дпин волн Д и . После прохождения через исследуемый образец 15 (фиг. 1) свет стано вится эллиптически поляризованным, причем точки С, и С ..j (фиг. 2), отображающие поляризационные характеристики света на сфере Пуанкаре для двух рабочих длин волн , и А , будут находиться на одном меридиане М, долгота которого определяется по ложением в пространстве главных осе тензора диэлектрической проницаемос ти. Диаметр экватора сферы Пуанкаре ААу, отображающий на сфере положени в пространстве главньк осей, перпен дикулярен меридиану М. Таким образом, измерив долготу точек С, и С„ можно определить положение в пространстве главных осей илиазимут гла ных направлений. Интенсивность переменной составляющей светового пучка А, поступающ го на вход блока измерения азимута главных направлений, в случае вращающегося анализатора равна ,l-Bin4sin2(u)t-ol)l , где 1 - начальная интенсивность; К - коэффициент пропорциональности;Ч - разность фаз, создаваемая образцом; 2о1 - долгота точки, отображающей поляризационные характеристики света на сфере Пуанкаре; t«J - угловая частота вращения анализатора. Из приведенного выражения видно, что фаза переменной составляющей сигналов с выходов фотоприемных устройств содержит информацию об азимуте главных направлений. Широты точек С и С определяются разностями хода, соответственно, для длин волн и А . Световой пучок В, часть которого прошла через четвертьволновую пластинку 3, а часть - через четнертьволновую пластинку 8, поступает на вход блока .и мерения разности хода. Пусть главнь1 оси пластинок 3 и 6 образуют между собой угол в 45 и их положение на сфере Пуанкаре отображается точками D, и DJ. В зтом случае точка, отображающая положение в пространстве вращающегося с постоянной угловой 106 4 скоростью анализатора (приспособЛгние 4, фиг. |), буг.ет равномерно перемещаться по меридианам М и f соответственно. Измеренные фазы переMeHjaix составляющих сигналов в блоке измерения разности хода определяют положение на сфере дуг большого круга, проходящих через точки D и D, и перпендикулярных меридианам М и Mj соответственно для каждой из длин волк А, и И , их взаимное пересечение и пересечение с меридианом М определяет координаты точек С и С,, отображающих поляризационные характеристики света на выходе образца. Применение двух четвертьволновых пластинок с главными осями, развернутыми в пространстве относительно ДРУ друга, позволяет определить координаты точек С и С с высокой точностью при любом значении азимута главных направлений, не требуя раз-, ворота пластинки во время измерения, что существенно сокращает время измерения. Измерение фаз переменных составляющих во всех трех блоках регистрации проводится одновременно и, не увеличивая времени измерения, позволяет повысить точность измерения. Применение двух длин волн в блоке измерения разности хода позволяет однозначно определять йробнуто часть разности хода и целое число порядков, а в блоке измерения азимута главных направлений - определять азимут при любом значении разности хода. Формула изоб-ретения Поляриметр, содержащий истйчник светового излучения и расположенные по ходу светового пучка циркулярньй ахроматический поляризатор, четвертьволновую пластинку, приспособление для вращения плоскости поляризации, светоделитель, блок измерения азимута главных направлений, установленный по ходу отраженного от светоделителя пучка, и блок измерения разности хода, отличающийся тем, что, с целью повышения произво дительности, он снабжен второй четвертьволновой пластинкой, установленкой между приспособлением для вращения плоскости поляризации и первой пластинкой, вторым светоделителем, становленным перед блоком измере 1272106®

mifl разности «ода, вторым блоком ным по холу отраженного от второго измерения разности хода, установлен- светоделителя светового пучка.

Изобретение относится к исследованию механических напряжений в прозрачных материалах поляризациок но оптическим ь етодом. Цель изобретения - повышение производительности за счет исключения необходимости переустановок четвертьволновой пластины 3 при измерениях. Для этого поляриметр снабжен второй четвертьволновой пластиной 8, установленной перед первой пластинкой 3. так, что нх главные оси развернуты в пространстве. Второй светоделитель 9 установлен перед блоком 7 измерений разности хода, а.второй блок 10 измерения разности хода установлен по ходу отраженного от второго светоделителя 9 светового пучка. Поляриметр имеет три световых канала, на выходах которых регистрируются азимут главных направлений и величины главных напряжений в просвечиваемой точке образца, 2 ил. ю VI го О5

,Ч|